利用HVS特性的DCT数字水印算法
DCT域图像数字水印算法的分析和实现
DCT域图像数字水印算法的分析和实现摘要：随着计算机通信技术和互联网的迅速发展，数字多媒体的传播业越来越方便快捷。
但是数字形式的多媒体产品由于可以方便地完全复制并在网络环境下广泛散发，大范围的授权拷贝行为受到了音像、出版、影视和软件等行业的高度关注。
为了防止这种情况的发生，人们提出了数字水印的概念。
数字水印是目前学术界研究的一个前沿热门方向，可为版权保护等问题提供一个潜在的有效地解决方案。
在本论文中，首先介绍了信息隐藏技术、数字水印技术，并着重介绍了数字水印技术的基本原理、特征、典型算法、评测方法等数字水印技术。
然后设计了一种基于DCT的图像数字水印新算法，该算法根据二值水印图像像点取值情况,相应地改变中频段两个位置处DCT系数的大小关系，从而实现水印信息的嵌入。
最后在MATLAB中通过编程进行实验仿真，并对其进行性能测试，实现了数字水印的嵌入、提取实验并用攻击实验证明该算法具有较好的不可见性和较好的鲁棒性。
关键词：数字水印；离散余弦变换(DCT)；鲁棒性Design and Implement of Digital Image WatermarkBased on DCTAbstract：With the rapid development of computer communication technology and the Internet, digital multimedia broadcasting industry is more and more convenient. However, because the digital forms of multimedia products can be easily copied completely and be disseminated widely in a networked environment, these acts is concerned widely by authorized audio and video, publishing, film and software industries. In order to prevent this from happening, the concept of digital watermarking was put forward. Digital watermarking is the academic study of popular and the cutting-edged, and also providing a potentially effective solution for copyright protection and other issues.In this paper, firstly introduced the digital watermarking technique for information hiding, digital watermarking technology, and highlighted the basic principles of digital watermarking technology, the characteristics of typical algorithms, and the evaluation methods. And then improved a DCT-based digital image watermarking algorithm, the algorithm based on the binary watermark image pixel value corresponding change in the band two locations at the size of the relationship of the DCT coefficients in order to achieve the watermark information’s embed. Through experimental simulation by programming in MA TLAB, and performance testing, the digital watermark embedding and extraction experiments and attack experiments prove that the algorithm has good visibility and good robustness.Key words:Digital watermarking，discrete cosine transform (DCT)，Robustness目录摘要 (Ⅰ)Abstract： (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 信息隐藏技术 (1)1.2数字水印的研究背景 (2)1.3数字水印的发展前景 (3)第2章数字水印基本原理及技术 (4)2.1数字图像水印的基本原理 (4)2.2数字水印的特点 (6)2.3数字水印的分类 (7)2.4数字图像水印的典型算法 (8)2.4.1时空域水印算法 (8)2.4.2变换域水印算法 (8)2.5数字图像水印的典型攻击 (9)2.6 数字水印系统的性能评价 (10)第3章离散余弦变换及DCT域图像水印算法 (12)3.1离散余弦变换 (12)3.1.1离散余弦变换的原理 (12)3.1.2离散余弦变换的定义 (13)3.2基于DCT域的图像水印算法 (14)3.2.1 DCT域图像水印算法的背景 (14)3.2.2 DCT域图像水印算法的特点 (14)3.2.3 DCT域图像水印算法的发展 (16)第4章基于DCT域图像数字水印算法设计 (17)4.1 水印与载体图像的选取 (17)4.2水印的生成与嵌入 (18)4.2.1水印的生成 (18)4.2.2水印的嵌入位置选取 (18)4.3水印的检测与提取 (20)第5章算法实现和实验结果分析 (22)5.1 算法的实现 (22)5.1.1 水印的嵌入 (22)5.1.2 水印的提取 (23)5.2攻击实验 (25)5.2.1高斯噪声攻击 (25)5.2.2 JPEG压缩攻击 (27)5.2.3旋转攻击 (29)总结 (31)致谢 (33)参考文献 (34)附录1 (36)第1章绪论1.1信息隐藏技术在研究数字图像水印技术之前，需要先了解什么是信息隐藏技术。
基于DCT的数字水印算法(1)
IV
引言
引言
随着计算机网络通信技术的发展，信息媒体的数字化为信息的存取提供了 极大的便利性，同时也显著提高了信息表达的效率和准确性；数据的交换和传 输变成了一个相对简单的过程，人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电 子设备可以方便、迅速地将数字信息传输到任何地方。 随之而来的副作用是这些数字形式的数据文件或作品使另有意图的个人 和团体有可能在没有得到作品所有者的许可下复制和传播有版权的信息， 例如， 现代盗版者仅需轻点几下鼠标就可以获得与原版一样的复制品，并以此获取暴 利；而一些具有特殊意义的信息，如涉及司法诉讼、政府机要等信息，则会遭 到恶意攻击和篡改伪造等等。这一系列数字化技术本身的可复制和广泛传播的 特性所带来的负面效应，已成为信息产业健康持续发展的一大障碍，目前，数 字媒体的信息安全、知识产权保护和认证问题变得日益突出，且已成为数字世 界中一个非常重要和紧迫的议题。 密码技术是信息安全技术领域的主要传统技术之一，它是基于香农信息论 及密码学理论的技术，现有的数字内容的保护多采用加密的方法来完成，即首 先将多媒体数据文件加密成密文后发布，使得其在传递过程中出现的非法攻击 者无法从密文获取机要信息，从而达到版权保护和信息安全的目的。但这并不 能完全解决问题：一方面加密后的文件因其不可理解性而妨碍多媒体信息的传 播；另一方面多媒体信息经过加密后容易引起攻击者的好奇和注意，并有被破 解的可能性，而且当信息被接收并进行解密后，所有加密的文档就与普通文档 一样，将不再受到保护，无法幸免于盗版。换言之，密码学只能保护传输中的 内容，而内容一旦解密就不再有保护作用了。 因此，迫切需要一种替代技术或是对密码学进行补充的技术，它应该甚至 在内容被解密后也能够继续保护内容。这样，人们提出了一种新兴的信息隐藏 的概念——数字水印(digital watermarking)。数字水印技术是目前信息安全 技术领域的一个新方向，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及 完整性的新型技术，创作者的创作信息和个人标志通过数字水印系统以人所不 可感知的水印形式嵌入在多媒体中，人们无法从表面上感知水印，只有专用的 检测器或计算机软件才可以检测出隐藏的数字水印。 在多媒体中加入数字水印可以确立版权所有者、认证多媒体来源的真实性、
基于DCT变换的图像数字水印算法
基于DCT变换的图像数字水印算法3徐世刚1) 李 娟1) 胡 广2)(武汉科技大学电子信息工程系1) 武汉 430081)(华中科技大学电子信息工程系2) 武汉 430074)摘 要 数字水印技术在保护数据信息安全和版权方面有着重要的应用。
对基本DCT域图像数字水印算法进行改进,该算法采用可视的二值图像作为水印信息,利用人类视觉系统(HVS)的冗余特性,将图像块进行分类,并结合边缘检测和A rnold型置乱变换加密,通过在图像块DCT域中修改低频区DC分量来嵌入不同强度的水印。
实验结果表明,该算法生成的水印是不可见的,并且对常见的图像处理和噪声干扰具有较好的鲁棒性。
关键词 数字水印 边缘检测 图像置乱 A rnold变换中图分类号 TP3911 数字水印概述数字水印技术是一种将特制的不可见的标记,利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中,用以证明原始作者对其作品的所有权,并作为鉴定、起诉非法侵权的证据,同时通过对水印的检测和分析,验证数字信息的完整可靠性,从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。
一般认为数字水印应具有安全性(可证明性)、隐形性(不可感知性)、稳健性(鲁棒性)和自恢复性等特点。
具有上述特点的水印才是严格意义上的数字水印,但由于对数字水印的定义尚未统一,许多文献中讨论的数字水印并不具备上述特点,或者仅具有上述的部分特点。
由于数字图像比声音、文字等蕴涵更多的信息量,因而现今对数字水印的研究,大多数都是针对图像进行的。
2 水印嵌入、提取位置的选择早期的基于DCT变换的水印算法是把水印嵌入到频域的高频系数中,因为原始图像经过DCT 变换后,大部分信息集中在低频部分,因此可以将水印嵌入含信息量少的高频部分,以尽量减少对原始图像的影响。
这样能保证视觉透明性,但是,各种常见的图像处理操作对于图像高频部分的损坏可能性很大,如有损压缩、低通滤波等,水印很容易在经历图像处理的过程中损失,故这类算法所产生的水印稳健性很差。
基于HVS的DCT中频嵌人数字水印算法
Ｏ 引 言
数 字 水 印作 为 传 统 加 密 方 法 的 有 效 补 充 手
段 ， 一种 可 以 在开 放 的网 络环 境 下保 护 版权 和 是
认证 信 息 来 源及 完 整 性 的新 技 术 ， 年来 已引起 近 了 人 们 的 高 度 重 视 ， 已 成 为 多 媒 体 信 号 处 理 并
周／ 。＜∞ Ｏ周／ 。之 间 区域 确定 为中频 区域 。 （） ＜２ （）
实 际计算 中 ， 首先 将 图像按 ８ ×８大小 划分 成互 不
维普资讯
９ ０
交通 与 计 算 机
２０ ０ ６年 第 ４期 第 ２ ４卷 总 １ １ ３ 期
重 叠 的子块 ， 对 每个 图像 子块 分别 进行 Ｄ Ｔ 变 再 Ｃ
域 。 此 区域所 对 应 的ＤＣ 在 Ｔ变换 系数 中嵌 入水 印
， （＊） ， ＊），（ Байду номын сангаас （ ＊）
，（ （＊），（ ＊） ， ＊）
信 息 ， 能保 证 水 印 信 息 的鲁 棒 性 又能 满 足其 不 既
可 见性 。
， ＊） ， ＊），（ （ （ ＊）
２ 人 眼视 觉频 率 响应 及 Ｄ Ｔ 变 换 Ｃ 系 数 的选 取
计 算机 对 图像 信 息 的处 理是 逐 点进 行 的 ， 而 人 眼是 抽取 空 间 、 频率 或色 彩 的特征 进行 神 经编
３ ）鲁棒 性 。隐藏 的水 印信 息 能承 受大 量 的、
不 同 的物 理 和 几 何 失 真 ， 括 有 意 的 （ 包 如恶 意 攻
由于算法 和 应用 的不 同 ， 些 步骤亦 不尽 相 同（ 有 图 中虚框 表示 此项 不是 必要 的） 。
DCT域上基于HVS的盲水印添加方法
DCT域上基于HVS的盲水印添加方法
韩强;马洪
【期刊名称】《四川大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(042)003
【摘要】提出了DCT变换域上基于人类视觉特性(HVS)的两种盲水印添加方法.在添加水印时,利用一种常见的混沌系统Tent-map帐篷映射对水印做了置乱和加密,并利用人类视觉特性(HVS)对嵌入的水印强度进行了调整,使水印的嵌入强度在不引起视觉警觉的基础上得到显著提高,增强了水印的稳健性.实验证明这两种方法都取得了良好的效果.
【总页数】6页(P444-449)
【作者】韩强;马洪
【作者单位】四川大学数学学院,成都,610064;四川大学数学学院,成都,610064【正文语种】中文
【中图分类】O211.9
【相关文献】
1.基于DCT变换的QWT域改进的图像盲水印算法 [J], 韩绍程;王蕊;张兆宁
2.基于DCT域的AVS视频盲水印算法 [J], 黄友文;丁金龙
3.基于DCT域的两种盲水印算法的应用与比较 [J], 张帅;曹晓钧
4.基于混沌加密的DCT域灰度级盲水印算法 [J], 张建忠;孔华生
5.基于DCT域的特定系数关系的盲水印算法 [J], 张帅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于HVS的变换域数字水印算法
Ｖ １ １ Ｎ ． ｏ ３ ｏ４ ．
Ａ ｇ ０６ ｕ ．２ ０
一
种 基 于 ＨＶ Ｓ的变 换域 数 字 水 印算 法
曹小玲 ，蔡翔云
（． １ 长江大学 信息与数学学 院 ， 湖北 荆州 ４ ４ ２ ； ３０ ３ ２ 昆明理工大学 理学 院 ， ． 云南 昆明 ６ ０ ９ ） ５ ０ ３ 维普资讯 http://w第３卷 第４ １ 期
２０ ０ ６年 ８月
昆 明 理 工 大 学 学 报 （理 工 版 ）
Ｊｕｎ ｌ ｆ ｕ ｍ ｎ ｎｖｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅｈ ｏｏｙ（ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎｌｇ ） ｏｒａ ｏ ｎ ｉｇＵ ｉ ｓ ｙｏ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃｎｌｇ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｅｈ ｏ ｙ Ｋ ｅ ｔ Ｓ ｅ ｏ
和 Ｄ Ｔ变换的原始载体 图像 的数 字水印算法． Ｃ 实验结果表明， 此算法对叠加噪声、Ｐ Ｇ压缩、 ＪＥ 平
滑滤波、 几何 剪切 、 转 变换 等攻 击 均具有较 好 的鲁棒 性． 旋
关键 词 ：离散 余 弦变换 ； 离散 小波 变换 ； 眼视 觉特 性 ； 字水 印 人 数 中图分类号 ： Ｐ ９ 文 献标识 码 ： 文 章编 号 ：０ ７—８ ５ ２ ０ ）４— ０ ４— ４ Ｔ ３１ Ａ １０ ５ Ｘ（ ０ ６ ０ ０ ５ ０
ｉｇ ｓｃ ｓｎ ｉｅａ ｄｎ ，Ｊ ＥＧ ｃ ｍｐｅ ｓｏ ｎ ｕ ｈ ａ ｏｓ ｄ ｉｇ Ｐ ｏ ｒｓｉｎ，ｓ ｏｈ ｆ ｔｒ ｇ ｃｏ ｐｎ ，ａ ｄ ｒｔｔ ｇ ｔ ｎ ｆｒ ． ｍｏ ｔ ｉｅｉ ， ｒｐ ｉｇ ｎ ｏａｉ ａ ｓ ｍ ｌ ｎ ｎ ｒ ｏ
基于多通道HVS和DWT—DCT相结合的彩色图像水印算法
［ 关键词 ］ 数 字水印 ； 多通道 ； 小波变换 ； 鲁棒性 ；Ｃ ＤＴ
［ 中图分类号 】 Ｔ ３ １ Ｐ ０ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号 ］ １７ ２ ９ （０ ２ ０ ０ ６ ０ ６２— ５ ０ ２ １ ）３— ０ ０— ６
１ 引言
所谓数字水 印技术 ， 就是将数字、 序列号 、 文字、 图像标志等版权信息嵌入到多媒体数据 中， 以起到 版权保护的作用． 除此之外 ， 数字水印还在真伪鉴别、 隐藏通信 、 标志隐含等方面具有重要的应用价值． 由于这些在商业上有着巨大的应用前景 ， 数字水印已经引起国际学术界与企业界的广泛关注． 随着新一代 图像压缩标准 ＪＥ ２０ Ｐ Ｇ ００的提出， 小波变换越来越受到重视． 小波变换通过对一 幅图像 进行多级小波分解后 ， 可以同时得到图像在空间域和频域上变化的信息 ， 克服 了传统傅立叶变换和余弦 变换 无法很 好体 现 图像 时 频特性 的缺 点 ， 别是克 服 了马赛 克现 象． 过 现 在广 泛 应 用 的 ＪＥ 特 不 Ｐ Ｇ压缩 是 以 Ｄ Ｔ变换为基础的 ， Ｃ 并且离散余弦变换将其 能量的大部分集 中于频率域的一个小范围内， 描述不重 要的分量只需要较少的比特数 ， Ｃ Ｄ Ｔ变换正是 因其具有解相关 能力和聚能作用， 因此可改善隐藏算法 的性能 ， 以 Ｄ Ｔ 所 Ｃ 变换在数字水印领域也有其不可取代的重要性． 目 前基于实际应用情况 ， 彩色图像水印保护 日益成为人们研究的重点 ， 做法一般是将水印嵌入到亮 度通道或者是单色通道 ， Ｋ ｔ ｒ 如 ｕ ｅ 等人利用人类视觉系统对蓝色变化最不敏感的特点 ， ｔ 修改蓝色通道像 素值进行水 印的嵌人 ， 此类算法的不足之处在于水印嵌人量较小．
水印算法 ， 首先将彩 色图像 由 Ｒ Ｂ彩 色空 间转换到 Ｙ ｂ ｒ 色空间 ， 用其 良好的 空间独 立性 。 Ｇ ＣＣ彩 利 基于人 眼视 觉 掩 蔽效应选择嵌入 位置 ， 然后分 别通过将 原图像 Ｄ ＷＴ中频 系数作 分块 Ｄ Ｔ变换 ， Ｃ 嵌入 水 水印算法具有很好 的不可见性 ， 并对剪切和 ＪＥ Ｐ Ｇ压缩等 图像操作都有很好 的鲁棒性．
基于HVS的图像数字水印算法研究
（申请工学硕士学位论文）
基于 HVS 的图像数字水印 算法研究
培 养 单 位 ：信息工程学院 学 科 专 业 ：通信与信息系统 研 究 生 ：李峰 指 导 教 师 ：周宁 副教授
2012 年 4 月
独 创 性 声 明
声 研 论 汉 学 对 并 谢 它教 研 尽 经发 构 学 写过 论 导师 别 研 证书 贡献 论 过 导 标 进 研 谢 为获 与
I
武汉理工大学硕士学位论文
Abstract
Digital watermarking technology is used for the advanced technology of digital copyright, the study of digital watermarking has been one of the hot issues of image processing in recent years. Access to information more convenient times, the image information of all kinds of illegal copyright filled with network, by using of digital watermarking technology can be effective against copying. Due to the consistency of the transform domain multi-resolution analysis of the characteristics and the human visual system (HVS) characteristics, Combine the characteristics of the transform domain and HVS characteristics, can be a great help to the watermark embedding position and the embedding strength. Various studies also proved with HVS in the transform domain watermarking algorithm can effectively increase the robustness of the watermark information on the premise of ensuring the quality of the raw data of visual. I designed a adaptive digital image watermarking algorithm based on DWT and HVS in this paper in the first place, the algorithm can adaptive determine the embedding position by the visual perceptual threshold JND, the algorithm can embed the watermark in the higher robustness of the low frequency region that can resist all kinds of filtering attacks effectively, but also guarantee the image without distortion. Secondly, I designed a robust watermarking algorithm based on HVS by use of the DCT, SVD and HVS theories, according to the HVS characteristics, make the watermark embed into the singular value after DCT transform adaptively, and can ensure that the watermark is not visible in the case of high PSTR value, at the same time, the algorithm also has good robustness. At last, I designed a robust watermarking algorithm based on Curvelet transform, make the watermark embed into the coefficient after Curvelet transform, can also be able to achieve a good balance between robustness and invisibility, can achieve blind detection. Key words: digital watermarking, robust, HVS, DWT, DCT
一种基于HVS的变换域数字水印算法_曹小玲
A D igitalW atermark A lgorithm Based on HV S and Spatial- Doma in Techniques
CAO X i ao-ling , CA I X i a ng-yun
1 2
( 1. Schoo l o f Infor m ation andM athe m atics , Yangtze U niversity , Jingzhou, H ube i 434023 , China ; 2 . F aculty of Sc ience , K unm ing U niversity of Sc ience and Techno logy , K unm ing 650093, Ch ina)
0引 言
随着多媒体技术和网络技术的迅速发展与广泛应用 , 对多媒体数字产品的版权进行保护已成为迫切 需要解决的问题 . 传统的加密技术已经不足以解决问题 , 而数字水印技术在这方面显示出了其巨大的应用 潜力. 数字水印作为一种有效的数字产品版权保护和数字多媒体防伪的技术手段 , 已经越来越为人们所重 [ 1] 视和关注, 并成为当前学术界的一个研究热点 . 现有的数字图像水印算法有很多 , 但从实现角度看主要可分为两大类
第 j 列的像素灰度值 . 为了便于水印图像的嵌入 , 这里采用 DCT 静态图像压缩技术, 将二维水印信息按照
3 ) 为了进一步消除二维数字水印 ( 图像 ) 的像素空间相关性, 提高数字水印算法的鲁棒性 , 确保含有 水印的载体图像某一部分受到破坏后仍能全部或部分地恢复出水印, 对上面得到的一维二进制序列 V 进 行置乱变换 : 由密钥 X 生成由 1 ~ N w 的随机排列 , 然后根据随机排列重新调整 V 中向量元素的位置 , 以得 到由 V 转换而来的新的一维二进制序列 X = {x ( k ), 0 2 2 水印嵌入过程 离散小波变换 ( D iscreteW ave let T ransform, DW T ) 近几年受到了人们的普遍关注 , 它将输入信号分解 为一系列低分辨率参考信号 ( R eference S ignal) 及相应的细节信号 ( D eta iled S ig na l) , 在每一个尺度下, 参 考信号和细节信号包含了完全恢复上一尺度下信号的全部信息. 小波在图像压缩方面得到了广泛的应用 , 它的基本思想是将输入图像进行多分辨率的分解; 然后对不同分辨率的信息进行相应带宽分配 ; 最后进行 嵌入编码. 由于小波变换与人类的视觉系统对图像的认识有着相似的过程, 所以被认为是一种十分有效的 图像处理工具. 而离散余弦变换 ( D iscre te Co sin e T ransform, DCT ) 因其能将水印信号能量分布至空域所 有像素、 易于引入人眼视觉掩蔽特性、 计算简单且容易实现、 与国际数据压缩标准相兼容等特点 , 也得到了 学术界的广泛重视和关注 . 但是 尺有所短 , 寸有所长 , 如果能够将 DW T 和 DCT 加以综合应用 , 充分利用 各自的 所长 , 则将对水印的鲁棒性和不可见性都将起到一个很好的提高作用. 基于这种考虑 , 本文采用 了如下过程嵌入水印 : 1 ) 设原始图像为 I , 大小为 N N, 对其进行一级离散小波变换 , 将原始载体图像分解为 LL ( 细节信号 N 2 N . 2 k < Nw }.
DCT域水印算法原理
DCT域水印算法原理DCT（Discrete Cosine Transform）域水印算法是一种常用的数字图像水印技术，其原理基于频域转换。
1.将图像转换为频域：首先，将原始图像转换为频域表示。
这可以通过应用离散余弦变换（DCT）来实现。
DCT将图像分解为一组基函数，这些函数是一系列正弦波，其频率范围从低频到高频。
这种变换可以提取图像中的频域特征，并将其表示为一组权重。
2.选择水印位置：在DCT域中，选择要嵌入水印的位置。
一般来说，选择低频区域是最常见的选择，因为低频系数对图像的感知质量更不敏感。
3.生成水印：生成用于嵌入的水印。
水印可以是文本、图像或其他形式的信息。
通常会对水印进行预处理，如二值化和调整大小，以便更好地嵌入到图像中。
4.嵌入水印：将水印嵌入到选定的DCT系数位置中。
这可以通过简单地将水印系数添加到原始图像的DCT系数中来实现。
注意，嵌入水印时需要注意使得DCT系数仍然满足统计特性，以保证水印嵌入后图像质量的不变。
5.反变换：将经过水印嵌入的DCT系数进行反变换，将其转换回空域表示。
这可以通过应用逆DCT变换来实现。
反变换后可以得到带有水印的图像。
6.提取水印：对带有水印的图像进行处理，从DCT系数中提取水印。
这可以通过比较原始图像和提取的图像的DCT系数来实现。
使用提取算法，可以检测到水印的存在并提取出嵌入的水印信息。
7.水印检测：根据提取到的水印信息进行水印检测。
这可以通过比较提取的水印和原始水印来实现。
通常会计算提取水印和原始水印之间的相似性度量。
如果相似性超过一些阈值，则可以认为水印检测成功。
DCT域水印算法的特点是嵌入水印后对图像的视觉质量损失较小，而且水印具有一定的鲁棒性，即使经过压缩和修改，水印仍然可以提取出来。
此外，DCT域水印算法还具有较高的安全性，水印信息很难被未经授权的用户窃取或篡改。
总结来说，DCT域水印算法通过将图像转换到频域进行处理，实现了在图像中嵌入和提取水印信息的目的。
基于人类视觉特性(HVS)的离散小波变换(DWT)数字水印算法
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ３ ２ ３
文献 标 志 码 ： Ａ
文章 编号 ： １ ０ ０ ８ — ９ ４ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — １ ５ ２ — ０ ４
ＹＥ Ｃｈ ｕ ａ ｎ ｇ，ＳＨＥＮ Ｙｉ — ｑ ｉ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｈａ ｏ ，ＣＡＯ Ｓ ｉ — ｈ ａ ｎ ，ＷＡＮＧ Ｂａ ｉ － ｘ ｉ ａ ｎ ｇ（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｃｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ —
想 自适 应 的嵌 入 水 印信 息 ， 能 够很 好 地 达 到 水 印嵌 入 透 明性 和 鲁 棒 性 的 平 衡 ． 通 过 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ软 件 实 验 仿 真 ， 表 明 该
算 法具 有 较 好 的透 明性 和 鲁 棒 性 ．
关
键
词： 数字水印 ； 人 类 视 觉 系统 ； 离散 小 波 变 换 ； 可 见 图 闻值 （ Ｊ ＮＤ ）
ｍａ ｒ ｉ ｏ ｎ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，Ｚｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ ２ ７，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
Ａ ＤＷＴ ｄ ｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｍａ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＨＶＳ ．Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｚ ｈ ＠ａ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ （ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ，２ ０ １ ３， ４ ０ （ ２ ） ：
摘
要： 伴 随 着 计 算机 网络 通信 技 术 的 蓬 勃发 展 ， 数 字 媒 体 数 据 的 交 换 和 传 输 变 得 日益 简 单 且 快 捷 ． 数 字 水 印技 术
基于HVS的DCT域数字水印技术
ｗ ａ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｏ ｒ ｈｅ ｔ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈ ａ ｎ ｈｅ ｔ Ｉ Ｆ ｒ ｅ ｇ ｉ ｏ ｎ ． Ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｗ ａ ｔ ｅ ｍ ａ ｒ ｒ ｋ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ
摘
要 ：提 出 了一种 结合 ｌ ｔ Ｖ Ｓ的 Ｄ Ｃ Ｔ域 自适 应 图像 水 印 算 法 ，该 算 法根 据人 类视 觉 系统 的频
率 、亮度 、对 比度特 点 ，利用 Ｊ Ｎ Ｄ 阂值 自适 应地 调 整要 嵌入 的 水印 强度 ，并根 据 人 类视 觉 频 率 响应 函数表征 的人 眼 对 中频 信 息敏 感 度较 低 频信 息敏 感 度 低 的 特 点 ，把 水 印信 息嵌 入 到 经过 Ｄ Ｃ Ｔ变换后 的 原始 图像 中频 区域 ，完成数 字水印 的嵌入 。
是在强 背景 （ 即 原始 图 像 ） 下 叠加 一 个 视 觉 上看 不
像素块 直接进 行 Ｄ Ｃ Ｔ变换 ¨ ］ 。
①Ｄ Ｃ Ｔ正 变换
Ｎ× Ｎ像素矩阵 Ｉ （ ｉ √ ） 的二维 Ｄ Ｃ Ｔ变换定义 为 ：
到 的弱信号 （ 即水 印） 。 由于人 类 视觉 系统 （ Ｈ ｕ ｍ ａ ｎ Ｖ ｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 分 辨率 受到 一定 的 限制 ， 只要叠 加 的 信号 幅度低 于 Ｈ Ｖ Ｓ的对 比度 门限 ， 叠 加 的信息 位置 处 于人 眼视觉不敏 感 区域 ， 就 无 法感 觉 到信 号 的存 在 。 因此 可 以利用 人类视 觉生理 和图像处 理知识来 实 现 图像 的水 印嵌 入 。
基于HVS的彩色图像数字水印算法的研究的开题报告
基于HVS的彩色图像数字水印算法的研究的开题报告摘要：数字水印技术是当今保护数字信息安全的一种重要手段，彩色图像数字水印技术是数字水印技术的一个重要分支。
本文将基于人眼视觉系统，研究彩色图像数字水印算法，旨在提高数字信息的保护水平，保障数字信息的完整性和不可篡改性。
本文的研究方法包含以下几个方面：首先，基于图像的离散余弦变换（DCT）将彩色图像转化为频域，以提高水印的鲁棒性和不可见性。
然后，利用人眼对颜色和亮度的敏感度差异，分别对颜色分量和亮度分量进行水印嵌入。
最后，采用可逆性的量化标记技术来进行数字水印的提取和验证。
实验结果表明，本文提出的彩色图像数字水印算法具有较高的鲁棒性和不可见性，能够有效地保护数字信息的安全。
关键词：数字水印；彩色图像；人眼视觉系统；DCT；鲁棒性；不可见性一、研究背景及意义随着数字技术的不断发展，数字信息已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
但是，在数字信息的传播和使用中，数字信息的安全问题也一直备受关注。
数字水印技术是一种起源于20世纪90年代的数字信息安全技术，它能够在数字信息中嵌入一些不易被察觉的标记，从而保护数字信息的安全性和完整性。
彩色图像数字水印技术是数字水印技术的一个重要分支，它可以嵌入到彩色图像中，以保护彩色图像的完整性和不可篡改性。
因此，彩色图像数字水印算法的研究具有重要的意义。
数字水印技术从20世纪90年代起，就得到了广泛的研究和应用。
但是，数字水印技术还面临着一些问题，例如水印的鲁棒性和不可见性问题。
为了解决这些问题，研究者们提出了许多彩色图像数字水印算法，其中一些算法采用了人眼视觉系统的特性来提高水印的鲁棒性和不可见性。
人眼视觉系统是人眼感知颜色和亮度的过程，这个过程有着很高的敏感度和非线性性，这些特性可以用来提高数字水印算法的鲁棒性和不可见性。
基于上述背景和意义，本文将基于人眼视觉系统，研究彩色图像数字水印算法，旨在提高数字信息的保护水平，保障数字信息的完整性和不可篡改性。
基于QDCT和HVS的双彩色图像水印算法
农孑科•按2020年第33卷第8期Electronic Sci.&Tech./Aug.15,2020基于QDCT和HVS的双彩色图像水印算法经正俊，齐刚(国电南京自动化股份有限公司信息技术事业部，江苏南京210044)摘要针对水印中信息容量、不可见性和鲁棒性相互制约的问题,文中提出了一种基于QDCT和HVS的双彩色图像水印算法。
该算法首先将彩色载体图像和彩色水印图像进行QDCT；然后根据HVS的特性决定水印信息的嵌入位置与嵌入强度，并结合广义Arnold变换和冗余嵌入策略，将水印QDCT系数嵌入到载体图像QDCT系数的实部和虚部。
实验结果表明，通过该算法嵌入水印后的彩色图像在PSNR为35dB时，在常见攻击下提取出的水印大部分NC值高于0.95，水印信息具有更好的不可见性与鲁棒性。
关键词四元数；四元数离散余弦变换;人类视觉系统；广义Arnolg变换；冗余嵌入；双彩色图像水印中图分类号TN918；TP309.2文献标识码A文章编号1007-7820(2020)08-021-07doi：10.16180/ki.imnl007-7820.2020.08.004Dual Color Image Watermarking Algorithm Based on QDCT and HVSJING Zhengun,QI Gang(Information Technology Departwent,Guodian Nanjing Automation Co.,Lth.,Nanjing210044 ,China)Abstract Aiming at the mutually restricted problem of information capacity,invisibility and robustness in watermarking,a dual color image watermarking algoothm based on QDCT and HVS was proposed.With this algorithm,a colored carver image and a colored watermarking knaye were subject to QDCT.The embedding location andsfengh of watermarking information were decided based on the characteOstics of HVS.Based on the generalized Arnold transform and redundant embedding strategy,the QDCT coefficient of the watermarking image was embedded into the real part and imayina*paO of the QDCT coefficient of the caoier image.The expefment result showed with this algorithm,most of NC values of the wateonark extracted under common attacks were higher than0.95and the watermark information possessed better invisibility and robustness for the colored wateonark-embedded knaye when PSNRwas35dB.Keyworbt quaternion；QDCT；HVS;generalized Arnold Wansform；redundant embedding；dual color image wa-temaekong数字图像水印技术作为一种主动认证技术，已成图像资源的重[1](在色图像数字水印技术的研究中，采用色图像作为水印将进一步丰富图像水印技术的应用内涵，水的内容更加“丰富”，具能[2](，在色图像水印技术研究方面，主要可以分收稿日期：2019-05-22基金项目：中国华电集团电力监控系统安全防护评估科研项目(HD20181277)Scientific Research Project of Safety Protection Assessment for Elec-teoc Powee Monotoeong System oa Chona Huadoan Coepoeatoon (HD20181277)作者简介：经正俊！1990-),男，工程师。
基于混沌、HVS和小波变换的自适应数字水印算法
基于混沌、HVS和小波变换的自适应数字水印算法佚名【摘要】In order to improve the self⁃adaptability of normal digital watermarking algorithm in discrete wavelet transform (DWT)domain,a novel algorithm of embedding digital watermark into wavelet transform domain is proposed in this paper. The first⁃level wavelet decomposition for a carrier image is executed first,and then the second⁃level wavelet decomposition for the middle frequency sub⁃band with high texture strength and the second⁃level middle frequency sub⁃band HL1 is selected as an em⁃bedding area. Finally,brightness difference of each point in the embedding area is calculated,and according to HVS principle, the binary watermark information with logistic chaos scramble is self⁃adaptively embedded into the location with high brightness difference. Simulation results prove this algorithm has a good invisibility and robustness against attacks such as JPEG compres⁃sion,adding noise,filtering and other image manipulations.% 为了提高常规小波域水印算法的自适应性，在此提出了一种在小波域嵌入数字水印的新算法。
基于人类视觉系统_HVS_特性的小波域水印算法
第29卷第3期 咸 宁 学 院 学 报 Vol.29,No.3 2009年6月 Journa l of X i a nn i n g Un i versity Jun.2009文章编号:1006-5342(2009)03-0045-03基于人类视觉系统(HVS)特性的小波域水印算法3厉阳春(咸宁学院 计算机科学与技术学院,湖北 咸宁 437100)摘 要:本文提出了一种基于人类视觉系统(HVS)特性的小波域数字水印算法.该算法将有意义的二值图像水印来替代随机序列,先将水印通过A rnold置乱加密后再全部嵌入到低频子带系数中.该算法利用了人类视觉系统(HVS)特性对水印嵌入强度做自适应调节以增强水印的鲁棒性和保证水印的不可见性.关键词:离散小波变换(DW T);人类视觉系统(HVS);图像置乱中图分类号:TP309.2 文献标识码:A 数字水印(D igital W aTer mark)技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容当中,而不影响原内容的使用,并且不会被人的知觉系统觉察或注意到,只有通过专用的检测器或阅读器才能提取.其中的水印信息可以是作者的序列码、公司标志、有特殊意义的文本等,可用来识别文件、图像或音乐制品的来源、版本、原作者、拥有者、发行人、合法使用人对数字产品的拥有权.与加密技术不同,数字水印技术并不能阻止盗版活动的发生,但它可以判别对象是否受到保护,监视被保护数据的传播,进行真伪鉴别,对由于非法拷贝引起的版权纠纷提供证明依据.1 数字水印的特征为了更好地实现数字媒体的真伪验证、安全存储、保密传输等目的,一般认为在数字媒体中嵌入的数字水印应具有如下特征[1]:(1)不可见性不可见性包含两个方面,一是指视觉上的不可见性,即因嵌入水印导致的图像与原始图像变化对观察者的视觉系统而言是不可察觉的;另一方面是即使用统计方法也不能恢复出水印的信号.(2)鲁棒性指水印信号在经历多种无意或有意的信号处理后,仍能保持其完整性或仍能被准确鉴别的特性.不可见性和鲁棒性是数字水印系统的两个最重要的特性.也就是说,水印必须是不可觉察、不可测和难于破坏的.(3)安全性水印嵌入过程(嵌入方法和水印结构)应该是秘密的,嵌入的数字水印是统计上不可检测的,非授权用户无法检测和破坏水印.(4)实现复杂度低数字水印算法应该容易实现,尤其是视频水印,有的甚至要求水印算法的实现满足实时性要求.(5)可证明性数字水印所携带的信息能够被唯一地、确定地鉴别,从而能够为已经受到版权保护的信息产品提供完全和可靠的所有权归属证明的证据.2 人类视觉系统特性长期以来,通过对人眼某些视觉现象的观察,并结合视觉生理、心理学等方面研究成果,发现了各种视觉掩蔽特性,如果能够在水印嵌入过程中利用人类视觉掩蔽特性,则可以在满足不可见性前提下,合理分配数字水印信号能量,以尽可能地提高局部嵌入水印信息的强度.研究表明人眼具有如下视觉特性:(1)亮度掩蔽特性:在实际观察景物时,得到的亮度感觉并不完全由景物的亮度确定,它在很大范围内是与亮度的对数成线性比例关系的.背景越亮,HVS的对比门限越高,HVS就越无法感觉到信号的存在.(2)纹理掩蔽特性:可见度阈值是刚好能够被察觉的干扰值,低于该阈值的干扰值是察觉不出来的.对于边缘的可见度阈值要比远离边缘的高,即边缘掩盖了边缘邻近像素的干扰,称为视觉掩盖效应.它表明边缘区域可以容忍较大的干扰.背景的纹理越复杂,HVS的对比度门限越高, HVS就越无法感觉到信号的存在.(3)频率灵敏度特性:人眼对于图像上不同空间频率成分具有不同的灵敏度.实验表明:人眼对图像的中频分量最为敏感,对高频和低频分量响应较低.(4)相位特性:人眼对相角的变化要比对模的变化敏感.(5)方向特性:人眼对斜的方向性要比对水平和垂直的方向敏感度低.在数字水印技术中,通常利用的就是基于人类视觉系统的JND(Just Noticeable D ifference)模型,它提供了依赖于视觉条件和图像本身特性的基本的视觉模型.对于图像来说,它表示的是人眼不能察觉的最大的图像失真,反映了人类视觉系统对图像的频率、亮度敏感性和对比度遮掩等特性,在图像数字水印技术中,它揭示了向原始图像中加入的水印信号强度的门限,是根据人类视觉系统的特性所确定3收稿日期:2009204208的图像各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度.所以通过对它的研究和运用,能使水印方法最大程度地避免破坏图像的视觉质量.3 DW T 域算法较之DCT 变换,小波变换DW T 具有更好的能量集中特性,其良好的时—频分解特性更符合人类视觉系统的特点[2].在小波域内,也要考察人类视觉系统对图像的频率敏感性、亮度敏感性和纹理遮掩等综合因素对JND 的影响,由于在不同频带人们对噪声的敏感程度不同,并且即使在同一频带的不同方向人类对噪声的敏感度也不一样,所以在计算频率敏感度时,必须考虑频带、方向等对人类视觉系统的影响.图3-1给出了一个基于小波变换的多分辨率分解示意图.图像的离散小波变换由二维可分离的Mallat 算法实现,即相当于对图像数据的行和列做一维小波变换.在该图中,L 表示低通滤波器,H 表示高通滤波器.经过一次小波变换后分解成4个四分之一大小的子图:S 1LL (垂直和水平方向均为低频的子图)、D1LH (水平方向为低频,垂直方向为高频的子图)、D1HL (水平方向为高频,垂直方向为低频的子图)以及D1HH (水平方向和垂直方向均为高频的子图).LL 3HL 3LH 3HH 3HL 2LH 2HH 2HL 1LH 1HH 1图3-1 三级小波分解示意图其中S 1LL 为分析信号,其余三个图像为细节信号.分析信号可进一步被分解为新一层的分析信号和细节信号.基于小波变换的图像多分辨率分解特点表明,它具有良好的空间方向选择性,与人眼的视觉特性十分吻合,因而能够建立较为准确的人眼临界可见误差JND 门限.DW T 域中最常见的视觉模型是Le wis 和Knowles 在文献[3]提出的JND 模型,其思想如下:如果对原始图像进行L 层的小波变换(设L =4),则人类视觉系统对图像的频率敏感性为[4]:frequency (l,s )=2ifs =HH1other w ise1.00if l =00.32if l =10.16if l =20.10ifl =3(3-1) 式中,frequency (l,s )代表第l 个频带上、方向为s 的频率敏感度.用公式(3-2)来估算人类视觉系统的亮度敏感性:lu m in ance (l,x,y )=3+1256∑1i =0∑1j =0I 3,LL(i +1+x /23-l ,j +1+y /23-1)(3-2) 像素点所在区域的纹理复杂度可由下式来计算:texture (l,x,y )=∑3-1k =116-k∑HH,HL,LH s∑1i =1∑1j =1(Ik +l,s (i +x /2k ,j +y /2k ))2+163-1var (I3,LL({1,2}+x /23-1,{1,2}+y /23-1))(3-3) 综合上面这三个式子,可得到小波域内每个系数的JND 的估计值为:T (l,s,x,y )=frequency (l,s )3lu m in ance (l,x,y )3tecture (l,x,y )0.034(3-4)4 水印置乱所谓“置乱”,就是利用某种算法将一幅图像各像素的次序打乱,但像素的总个数不变,直方图不变.置乱实际上就是图像的加密,与加密保证安全性不同的是,将置乱的图像作为秘密信息再进行隐藏,可以很大限度地提高隐蔽载体的鲁棒性.数字图像的置乱变换是一种可逆的变换,它是通过对数字图像的位置或灰度级等做变换,来“扰乱”图像,以此达到在一定程度上迷惑第三者的目的.经过置乱以后的图像,看起来杂乱无章,如果不知道所使用的置乱变换,很难恢复出原始图像.置乱变换有几个特点:(1)置乱变换一般都有周期,先是越来越乱,而后当迭代到一定次数之后就会恢复到原图.(2)置乱变换之后的图像的大小不发生改变.对图像作置乱变换的时候,可以对待嵌入水印图像W 作置乱变换,也可对载体图像进行置乱变换,但载体图像一般较大,变换所需的时间较长,因此一般选择对水印图像W 进行置乱.在载体图像较小的情况下可考虑对其进行置乱处理.本文中主要将置乱技术用于水印信息的预处理,具体做法是先对原始水印信息进行置乱,而后将置乱后的水印信息嵌入到原始图像中,最后对提取出来的水印信息进行反置乱变换,这样做的好处是可以增强水印信息的保密性,也使得嵌入水印后的图像对于某些操作,特别是对于剪切、加噪声之类操作的鲁棒性较好.目前用得较多的置乱技术是A rnold 变换.A rnold 变换(Cat mapp ing )是V ・J ・A rnold 在遍历理论的研究中提出的一类裁剪变换.图像可看作是平面区域上的二元函数Z =F (x,y ),(x,y )∈R .通常区域R 是一个矩形,对R 中任意的点(x,y ),则F (x,y )代表图像的信息(如灰度值等).在图像被数字化后,Z =(x,y )对应于一个二维离散点阵,其元素所在的行与列对应于自变量取值,元素本身代表图像信息.离散化的数字图像相当于元素之间有相关性的一类特殊矩阵.对这一矩阵做某种变换可以得到新的矩阵,从而实现图像的置乱处理.令数字图像的像素坐标x,y ∈{0,1,2,…,N -1}于是A rnold 变换为:64咸宁学院学报 第29卷(x′y′)=(1 11 2)(xy)mod N x,y∈{0,1,…,N-1}(4-1) x′和y′表示像素点(x,y)经过一次A rnold变换后得到的新位置坐标,mod N表示对x′和y′取模,保证x′和y′仍在{0,N-1}范围内.N是数字图像矩阵的阶数,即图像的大小,一般考虑正方形图像.当对一个图像进行A rnold变换时,就是把图像的像素点位置按公式(4-1)进行移动,像素的灰度值也相应移动,显然原图像平面上任意区域的图像信息就会发生变化,于是就得到一个相对原图像混乱的图像,所以对一个图像进行一次A rnold变换,就相当于对该图像进行一次置乱.记变换中的矩阵为A,反复进行这一变换,则有迭代程序:P m+1 xy =A P mxymod N m=0,1,2,…(4-2) 由于离散数字图像是有限点集,对图像反复进行A r2 nold变换,迭代到一定步数时,必然会恢复原图,即A rnold 变换具有周期性.利用A rnold变换对图像进行置乱使有意义的数字图像变成像噪声一样的无意义图像,实现了信息的初步隐藏,并且其置乱次数可以为隐藏系统提供密钥(Key),从而增强了系统的安全性和保密性.5 水印的嵌入算法假设待嵌水印的原始图像大小为Ii ×Ij,水印图像大小为XI ×Xj,将原始图像做三层小波分解,如图3-1所示,令分解的小波子带为Iθl(i,j),其中θ∈{LL,LH,HL,HH },l∈{0,1,2},I∈{0,1,2},嵌入的二值灰度水印算法如下:(1)对原始图像进行L级小波分解,得到不同分辨率级下的细节子图HLi ,LHi,HHi(i=1,2,3)和一个逼近子图LL3.(2)使用A rnold变换对水印图像进行置乱,将置乱后图像水印{0,1}值转换为{-1,1}系列,以增强嵌入水印后图像的统计不可觉察性,转换方法如下:m i=-1if像素值=01if像素值≠0(5-1) 对转换后的m i,通过二值伪随机序列pi ,pi∈{-1,1}进行调制,得到水印序列xi =m・pi(0≤i<xi×xj).(3)根据Le wis和Knowles提出的JND模型,利用公式(4-3)～(4-6),当嵌入深度小于误差门限的一半,水印是不可感知的,则权值函数ω用公式(4-16)给出了在DW T系数量化后可嵌入的最大的深度:ωθ(i,j)=Q qθ0(i,j)2(5-2) (4)在分解后的低频子带LL l系数中嵌入水印掩蔽信息,选择系数的方法首先将低频子带LL l系数分块,然后再在每小块中按系数最大绝对值选取.嵌入公式为:I′θI(i,j)=IθI(i,j)+αωθ(i,j)xi(5-3) 其中,IθI(i,j)是选定的小波变换系数,xi是灰度水印序列,ωθ(i,j)是通过HVS掩蔽特性计算出的权值因子函数,α是拉伸因子,用以控制水印添加强度.α值越大,鲁棒性就越好,不可感知性就差,反之,鲁棒性差,不可感知性好.(5)重复上述步骤,即得到嵌入水印后的系数.通过对嵌入水印后的系数进行小波反变换,即可获得加水印后的图像.6 水印的提取及评估本文使用的是有意义的水印图像,提取出的水印很容易辨认出来,不需要进行检测.这也是我们使用有意义水印图像的一个优点之一.(1)对原始图像和水印图像进行L层小波逆变换.(2)按照嵌入的方法选择小波低频系数,并根据公式(5-3)来重构水印图像序列.x i(I′θI(i,j)-IθI(i,j))/αωθ(i,j)(6-1) (3)得出水印图像序列xi后,通过解调,再进行A rnold 反变换,即得到最终的水印图像.7 特 色:本文利用离散小波变换(DW T)域中的人类视觉系统(HVS)的特征来嵌入水印,引入了DW T中的HVS如灰度级敏感度、边缘噪音敏感度和频率掩蔽.这些特征模型用来作为权值函数的因子.本文通过计算权值因子的方法确定鲁棒系数;嵌入水印时,小波的嵌入子带一般选择中高频,而低频子带一般是嵌入水印的禁区,本文选择低频子带,保证了鲁棒性的同时不可见性效果也很好.参考文献:[1]王丽娜,张焕国.信息隐藏技术与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2003.[2]Kundur D,Hatzinakos D.Towards r obust l ogo water mark2ing using multires oluti on i m age fusi on[J].I EEE Trans.Multi m edia,6,February2004,185～197.[3]Le wis A S and Knowles G.I m age comp ressi on using the2-D wavelet transf or m[J].I EEE Transacti ons on I m age Pr ocessing,1992,1(2),244～250.[4]Cong J in,Feng Tao,Yu Fu.I m age water marking basedHVS characteristic of wavelet transf or m[J].2006I nterna2 ti onal Conference on I ntelligent I nfor mati on H iding and Multi m edia Signal Pr ocessing,Pasadena,Calif ornia,2006, 71～74.74第3期 厉阳春 基于人类视觉系统(HVS)特性的小波域水印算法。
基于HVS的DCT数字水印算法
基于HVS的DCT数字水印算法
周泓
【期刊名称】《电脑知识与技术》
【年(卷),期】2009(005)033
【摘要】该文介绍了数字水印的原理及实现方法,提出了一种基于人类视觉系统的DCT数字图像水印算法.借助MATLAB编程工具,设计并实现了一个小型数字水印系统,可以执行数字水印的嵌入、提取和攻击.从仿真实验的结果可看出,该算法具有较强的不可见性及鲁棒性.
【总页数】4页(P9307-9310)
【作者】周泓
【作者单位】淮阴工学院,江苏,淮安,233003
【正文语种】中文
【中图分类】TP18
【相关文献】
1.基于分块DCT变换的HVS模型加权数字水印算法 [J], 赵春晖;王小辉;孙兵
2.基于HVS的DCT中频嵌入数字水印算法 [J], 周关;徐东平
3.基于多通道HVS和DWT—DCT相结合的彩色图像水印算法 [J], 贝依林;周京伟
4.一种基于HVS和DC分量的DCT域数字水印算法 [J], 童钟
5.利用HVS特性的DCT数字水印算法 [J], 陈曦;田俊峰;杨茂宝
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于HVS的DCT域数字水印技术
基于HVS的DCT域数字水印技术陈莉【期刊名称】《信息技术》【年(卷),期】2013(000)002【摘要】This paper presented a adaptive image watermarking algorithm that considered HVS in DCT domain, the algorithm can adaptively adjust the strength of the embedded watermark making use of the JND threshold that based on the frequency, brightness, contrast the characteristics of the human visual system. And according to the frequency of the human visual frequency response function, the human eye was more sensitive for the lower frequency region than the IF region. So the watermark information was embedded into the IF region of original image that was transform to complete the digital watermark embedding.%提出了一种结合HVS的DCT域自适应图像水印算法,该算法根据人类视觉系统的频率、亮度、对比度特点,利用JND阈值自适应地调整要嵌入的水印强度,并根据人类视觉频率响应函数表征的人眼对中频信息敏感度较低频信息敏感度低的特点,把水印信息嵌入到经过DCT变换后的原始图像中频区域,完成数字水印的嵌入.【总页数】5页(P162-165,169)【作者】陈莉【作者单位】陕西理工学院物理与电信工程学院,陕西汉中723000【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于HVS特性和DCT域的数字水印新算法的研究 [J], 付春平;王锋2.一种基于HVS的DCT域稳健视频水印算法 [J], 谢斌;任克强;肖玲玲3.一种基于HVS和DC分量的DCT域数字水印算法 [J], 童钟4.基于HVS和关系的DCT域彩色图像水印方案 [J], 熊祥光;王端理5.一种基于HVS的DCT域图像自适应数字水印新算法 [J], 高海洋;李淑云;朱桂斌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
感性 要远 高于 纹理 密集 区域 ， 就是说 ， 也 图像 中的纹 理越 密集 ， 水 印 的可 见性 门限就 越 高 ， 许嵌 入 的水 印数 值 （ 允 能量 ） 大 ， 越 其所 能嵌 入 的信 息就 越 多。本 设计 的算 法使 用Ｊ Ｅ Ｐ Ｇ亮度 的量 化表 后 ， 计算 可得 到 的ＤＣ 频 域 非０ Ｔ 系数 的个数 ， 此数值Ｔ ｕ 用 ｎｍ
敏 感 度 特 征 结 合 起 来 ， 其 自适 应 地 调 节 嵌 入 的 强 度 。 保 证 了 图 像 视 觉 质 量 的 同 时 ， 使 嵌 入 的 水 印 达 到 了 最 佳 使 在 也 的 鲁棒 性 。 关 键 词 ： 字 图像 水 印 ： 类 视 觉 特 性 ： Ｃ 变 换 数 人 Ｄ Ｔ 中 图 分 类 号 ：Ｐ ０ ． Ｔ ３ ９２ 文 献标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２ ７ ０ （０ ８ ｌ － ２ ６ ０ １７— ８０２０ ）１０ １—２
ｋ
ｆ （ｎ ｍ＞ ｉ Ｔ ｕ Ｔ） ｉ ｆ
５（ｕ≤ｉ Ｔ二 Ｔ ｉｎ ） ｆ
的视 觉特 性 ， 在保 证 图像 视 觉质 量 的前 提下 ， 理分 配嵌 入 的 合
水 印 能 量 ． 可 能 地 提 高 嵌 入 水 印 在 任 一 局 部 的 分 量 强 度 。 本 尽
频率 门限 系数 ： 于频 域特 性 来说 ， 对 如果 将 图像 从 空域 变
ＸＤＣ
纹 理 门 限 系 数 ： 图像 类 型 特 性 来 说 ， 像 可 分 为 大 块 的 从 图
平滑 区域 和纹 理 比较 密集 的 区域 。 视觉 系统 对于平 滑 区域的敏
１ 算 法 设 计 思 想
水 印 的嵌 入基 本 思想 是 在强 背 景 图像 （ 即原 始 图像 ） 的基 础上 叠加一 个 比较弱 的信 号 （ 即水 印信 息 ） 只要保证 叠 加 的信 ， 号低 于人 眼的 敏感 值 。 么 在视 觉效 果 上 ， 眼无 法 感觉 到 水 那 人 印 的存在 。根 据人 眼 的视 觉 特点 ，人 类 视觉 系 统ＨＶ （ ｍａ Ｓ Ｈｕ ｎ
亮 度 门 限系 数 ： 当图像 的背景 亮度 很 大或 很小 时 ， 噪声 对
不敏 感 。 据ＤＣ 变换 中的能 量 分布 特 征 ， Ｃ 根 Ｔ Ｄ 系数 是 能量 最集
同时也 极大 地提 高 了信 息表 达 的效率 和准 确性 。但 与此 同时 。
带 来 的 版 权 等 安 全 问题 也 是 越 来 越 严 重 ， 多 媒 体 作 品 的 版 权 如
度量 纹理 特征 ， 将块 划分 为强 纹理块 和弱 纹理 块 ， ｎ ｍ 的 并 当Ｔ ｕ
值大 干Ｔ时 ， ｉ 就认 为块 为强 纹理 块 ， 否则 为弱 纹理块 。 纹理 门限
系数 记 为 ：
理 的敏感 度 、 频率 的敏感 度 。 中背 景越 亮 、 其 纹理 越复 杂或 有边
缘存 在 ， 则不 可见 阈值就 越 高 。 因此 ， 应充 分利用 人类 视觉 效果
８８ 大小 的互 不 交 叠 的块 ，表 示 为Ｂ ＝ｂｏｋ （ ， ）０ ＜ ｋ ｛ｌ ｃ ｐ ｑ ， ≤ｐ Ｍ／
０ 引言
近 年来 。 随着计算 机 网络技 术和 多媒 体处 理技术 的快 速发
展。 世界各 地 的人们 进行 各种 信息交 流更 加方 便 、 直接 和经 济 ，
８ ０ ｑ Ｍ ８ ；＝… ｍ ／ ４ ， ￣ ＜ ／ ｝ｋ ｌ ＜ ２６。
换 到 频 域 ， 么 ， 率 越 高 ， 眼 的分 辨 能 力 就 越 低 ； 之 ， 率 那 频 人 反 频
算法 将这 几种 敏感 度特征 结合 起来 ， 其 自适应 地调 节嵌 入 的 使
越 低 ， 眼的分 辨能 力就 越高 。 人 由此 可见 ， 眼对 高频 的内容 相 人
对 不太 敏感 。频 率 门 限系数Ｆ可 以根据嫡 敏感 度来 计 算 ， 墒敏
第 ７ 第 ｌ期 卷 １ ２ ０ 年 ｌ 月 ０８ １
软 件 导 刊
Ｓｏｔ ｒ ｉｅ ｆｗａｅ Ｇｕｄ
ＶＯ１ ． ７ＮＯ １ ．１
ＮＯ ． ０ Ｖ ２ ｏ８
利用Ｈ Ｓ Ｖ 特性 的Ｄ Ｔ Ｃ 数字水印算法
陈 曦 ， 田俊峰 ， 茂 宝 杨
（ 江 学院 信 息科 学与技 术 学院 ， 西 九江 ３２０ ） 九 江 ３ ０ ５
摘 要 ： 利用人 眼视 觉 系￣ＨＶ （ ｍ ｎＶ ｓａ Ｓ ｓ ｍ） ＳＨｕ ａ ｉ １ ｙｔ 的特 性 。 出 了一种 基 于Ｄ Ｔ变换域 的数 字 水印 方案 。， 合理 分 配嵌入 的水 印能量 ， 可 能提 高嵌入 水 印在 任一 局部 的 分量 强度 。本 算法将 这 几种 尽
感度 计算 如 下式所 示 ： 嫡敏 感 度 ：
强度 ， 保证 了 图像 视觉 质 量 的同 时 ， 使嵌 入 的水 印 达 到 了 在 也
最佳 的鲁棒 性 。 算 法 的设 计 基础 是 如何 设 置各 个 特征 参 数 的 门限 系数 计 算方 法 。 设待嵌 入水 印 的灰度 图像 为Ｘ， 寸为Ｍ＊ 其 中Ｍ＝ 假 尺 Ｍ， ２ｎ Ｘ ｛（，） ０ ｌ２ ２ ５ ， ≤ｉ ＾ ， 一ｘ ｉｊ ∈｛ ，， … ５ ｝０ ≤Ｍ， ≤ｊ Ｍ｝将 图像 Ｘ 成 ０ ＜ ， 分
中 的 系数 ，所 以我们 采 用Ｄｃ 数来 表 征块 的亮度 敏 感度 ， 系 记
为：
Ｌ ：— ｃ Ｋ ｋ Ｂｏ
＂
—
非法 侵权 问题 ． 电子 商务 中 的非 法盗 用 和篡 改 问题 ， 软件 或 文 档 的非法传 播 和拷 贝问题 等等 。 何有 效地保 护 知识产 权 和合 如 法 信息 传播 。 已经成 为 了一个 十分 紧迫 而重要 的研究 课题 。